JPH04119659A - リードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電源ラインのノイズから半導体素子の誤動作
を有効に防ぐリードフレームに関するものである。

〔従来の技術とその課題〕

半導体装置において、電源線より伝搬するノイズは、素
子の誤動作の要因となるのでシステムの機能保護上その
対策が重要である。

このため、例えば樹脂モールド・パッケージの安価な半
導体装置では、第４図のように、チップコンデンサ等の
デカップリングコンデンサＣを、半導体装置２０の電源
リード２１及び接地リード２２にできるだけ近く取り付
け、コンデンサＣのリード線や配線パターンによるイン
ダクタンスを小さくして、電源ラインのインピーダンス
を下げる方法が用いられている。

しかし、上記のものでは、配線パターンによる制約から
コンデンサーＣを半導体装置２０の近くに設けることが
できない場合があり、配線パターン長によるインダクタ
ンスの増加により、ノイズ吸収効果が減少してしまうと
いう問題や、大きなシステムでは、半導体装置２０ごと
に設けるコンデンサＣが膨大な数になるため、そのコス
トと取り付はスペースが問題となっている。

この一つの解決策として、半導体素子のモールドに同時
焼成多層セラミンクパッケージを用いたものがある。こ
のものは、アルミナ等を主成分とするセラミックスとタ
ングステン等を主成分とする金属とを印刷により幾層も
積層し焼成したもので、この層を設ける際、第５図に示
すようにパンケージ内のｔ源す−ド２１と接地リード２
２間にコンデンサＣを形成し、対ノイズ性向上させてい
る。

図中２９は金属キャップ、３０はボンディングワイヤー
を示す。

しかしながら、上記の多層セラミックパッケージのもの
では、パッケージそのもののコストが樹脂モールドのも
のに比べ非常に高価であるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、上記に鑑み、多層セラミッ
クパッケージ以外の安価な、例えば樹脂パンケージや、
セラミ・ンクパンケージ（サックワード）を用いた半導
体装置にもコンデンサを内臓できるようにしたリードフ
レームを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の！！！！題を解決するため、この発明では、接地
用金属板の周囲に、誘電体層を形成し、その上に電源用
金属板を積層すると共に、その積層体内側の接地用金属
板上を、半導体搭載面とし、この搭載面は搭載される半
導体素子より大きなものとし、前記電源用金属板上にそ
の内側縁から所定幅の金属面を残して絶縁シートを設け
、このシート上に接続リードを接合し、この接続リード
の内、ｉｔ電源リードなるものを前記電源用金属板に接
続すると共に、接地用リードとなるものを前記接地用金
属板に接続した構成としたのである。

また、上記誘電体層を接地用金属板上に直接に形成した
構成とすることもできる。

また、上記接地用金属板及び電源用金属板に突片を設け
、この突片を各々接地リードまたは電源リードに接合し
た構成とすることもできる。

さらに、上記リードフレームの接地用金属板を電源用金
属板とし、電源用金属板を接地用金属板とした構成とす
ることもできる。

上記所定幅とは、ポンディングワイヤーの接続面の幅を
いい、実験等により、適宜法められる。

〔作用〕

このように構成されるリードフレームは、接地及び電源
用金属板とその間の誘電体層とによってデカップリング
コンデンサが形成される。

この時、このコンデンサは接地用金属板周囲の広い範囲
に形成される。

また、電源用金属板内側縁の露出した電源用金属板によ
り、半導体素子周囲に電源用電極が形成され、同様に、
半導体周囲には、前記電源用電極の内側に接地用金属板
によって接地用電極が形成される。

また、接地用金属板及び電源用金属板に突片を設け、こ
の突片を各々接地用リード及び電源用リードに直接接合
したものは、各金属板とリード間が電気的に接続される
のみならず、機械的に接合され、強固に保持される。

さらに、上記接地用金属板を電源用金属板とし、電源用
金属板を接地用金属板としても上記同様向し作用が得ら
れる。

〔実施例〕 以下、この発明の実施例を第１回乃至第３図に基づいて
説明する。

第１図及び第２図に示すように、リードフレーム１は、
接地機能板２、電源機能板４、及び接続用リード８から
なっている。

接地機能板２には、その周囲に誘電体層３を介して電源
機能板４が積層されており、誘電体３及び電源機能板４
は接地機能板２の周囲を被う額縁状となっている。

この積層体の内側は、半導体素子６搭載面５となってお
り、この半導体素子６より大きな搭載面５に素子６を載
置すると、その周囲にワイヤーボンディング用電極面５
′が形成される。

前記誘電体層３は、絶縁樹脂のスピンコード焼成か、あ
るいは、物理的、化学的気相形成手段により接地機能板
２に誘電体膜が直接形成されたもので、誘電体層３を接
地機能板２及び電源機能板４に接着剤付き樹脂テープで
取り付けた場合と比べ、同し厚さで大きな容量を得るこ
とができる。

例えば、７５〜１００μ程度のポリイミド（誘電率３．
５）に接着剤を塗布した樹脂テープを、リード数１００
ＰｉＮのＱＦＰタイプのＬＳＩに用いたものでは、１０
０ＰＦ程度の静電容量しか得られない。一方、直接形成
したものでは、形成厚５μｍ〜１５μｍ程度の薄いもの
となったので、１ｎＦ前後の静電容量が得られ、大きな
電源ノイズ除却効果と、安定な電気特性を得ることがで
きる。

前記誘電体層３は液体を塗布し、焼固めて形成してもよ
い。

電源機能板４上面には、両面に接着剤が塗布された絶縁
シート７が、電源機能板４の内側縁から所定幅の金属面
を残して取り付けられており、前記金属面は、電源用ワ
イヤーボンディング電極４′となっている。

前記シート７上には、接続用リード８が接合されており
、このシート７上の接続用リード７部分（インナ一部分
Ｗ′）には、ワイヤーボンディング用のＡｇメツキ等の
表面処理が施されている。

また、前記両機能板２．４には、各々数個のツメ１０が
設けられており、同図に示すように、各々Ｈａ用リード
８′または接地用リード８″と電気溶接され、電気的に
接続されると同時に、機械的に接合され、強固に保持さ
れた一体構造となっている。前記機能板２．４と接続リ
ード８との接続には、導伝性接着テープを用いることも
できる。

このように、このリードフレーム１は、多層構造をとっ
ているので、両機能板２．３は広い電源または接地面と
なり、電源リード８′と接地リード８″間のインダクタ
ンスは著しく低くなって、素子スイッチング時に生ずる
過度電流に対する対ノイズ性は向上する。

また、半導体素子６への電源及び接地バッド（電極）へ
のワイヤーボンディングは、素子６周囲の各々の電極面
４’、５’を介して行なわれるため、ビン配置が自由で
、リードフレーム１の総ピン数も減少させることができ
るため、コンパクトな半導体装置を提供できる。

なお、第２図に示す断面口の接続リード８へのワイヤー
ボンディングは、信号用接続リードへのボンディングを
示し、電源８′あるいは接地リード８″へのボンディン
グを示したものではない。

（実験例） 上記、実施例に基づき、実施例の構造を持つ、Ｊ　ＥＤ
ＥＣ規格に準した、ビン数１００のトランスファーモー
ルド封脂樹脂ボディ（ＱＦＰ）を試作した。

まず、接地機能板２に真空槽内でアルミナの蒸着を行な
った。この蒸着は、９９．９％以上のアルミナ焼結体を
電子線により加熱し、その後、槽内に１０−　’Ｔｏｒ
ｒ度の酸素ガスを導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波を
加えて放電し、ガスを励起して、１０μｍ　−１５μｍ
のアルミナ薄膜を形成した。この時、蒸着は酸素ガス雰
囲気下の低温で行なったため、この薄膜は、酸素とＡ１
の原子比がアルミナ固有の３：２となるものが得られ、
大きな誘電率を得られるものが形成された。

次いで、第３図に示す、第２図Ａ部分の詳細図に示すよ
うに、前述のアルミナ薄膜３上に蒸着によりＮｉ層１２
を１μｍ厚形成し、更にその上に、電解メツキによりＡ
ｇ層１３を２μｍ厚形成した。

また、電源機能板４の上面には、電解メツキによりＡｇ
層１４を３μｍ厚形成した。同様に接続リード８には、
ボンディングワイヤＷがボンディングされるインナ一部
分Ｗ′に、電解メツキによりＡｇ層を形成した。

なお、前記両機能板２．４及び接続リード８には、今回
使用したＣｕ合金の圧延板をエツチング（或いはスタン
ピング）したちの乙こ替えて、Ｆｅ−４２％Ｎ１等の合
金等の地材質のものも使用可能である。次に、これらの
表面処理を施したものを以下に述べる手順で組み立てた
。

接地機能板２と電源機能板４とを、同図のようにＡｇフ
ィラー入りの導電性樹脂接着剤１５を印刷等の手法で塗
布し貼り合せた。次に、第１図及び第２図に示すように
、接続リード８を、電＃機能板４よりやや大きな四角い
抜き穴を有するポリイミド等でできた絶縁シート７に、
接続リード８のインナ一部Ｗ′先端と前記シート７とを
一致させて接着した。次いで、電源機能板４とソート７
面の前記リード８の搭載されていない面とを接着して、
空気中で焼き固めた。

最後に、両機能板２．４のツメ１０を、各々接続リード
８の電源用リード８′と接地用８″とに電気溶接して組
み立てた。これにより、リードフレーム１は一体構造と
なって、両機能板２．４で挾まれた領域のアルミナ薄膜
が、誘電体３として作用し、大容量のデカップリングコ
ンデンサが形成された。

この容量を測定した結果、１　ｎ　Ｆ　（１００ＯＰＦ
）程度あり、例えば樹脂テープで誘電体３を接着した際
に比べ、誘電体層を薄くしたので１０倍以上の大容量と
なった。このため、大きなフィルター効果が得られるこ
とを確認した。

また、このように、組み立てたり一トフレーム１に半導
体素子６を載置し、ワイヤーボンディングを行ない、樹
脂モールドを行なって試作を完了した。

この際リードフレーム１は、接続リード８が電源機能板
４に固定されているため、ワイヤーボンディングや樹脂
モールド作業も容易で、樹脂モールド時の半導体素子６
へかかる応力も減少した。

なお、このリードフレーム１は、接地用機能板２を電源
用機能板４とし、電源用機能板４を接地用機能板２とし
て入れ替えて用いることも可能で、その際にも前述と同
様の作用を得ることができる。

〔効果〕

この発明は、以上のように構成したので、安価な例えば
、プラスチンクパノケージに大きな容量のデカップリン
グコンデンサを内臓させることができる。

このため、多層セラミックパンケージと同等の大きな対
ノイズ特性を得ることができる。また、半導体装置を多
数使用する大きなシステムにおいては、基板上に別途に
デカップリングコンデンサを取り付けなくてよいので、
基板の小型化、配線パターンの簡略化、並びに前記コン
デンサ費用の低減等が計れる。

また、半導体素子は周囲のワイヤーボンディング電極を
介して電源リードと接地リードとの接続が行なわれるた
め、ビン配置が自由で総ビン数の減少も計れる。

さらに、接地用金属上に誘電体層を直接に形成すると、
誘電体層を樹脂テープで取り付けたものに比べ、直接形
成したため誘電体層を薄くできるので、両金属板間に形
成されるデカップリングコンデンサの容量を大きくでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１回乃至第３０はこの発明に係るリードフレームの一
実施例を示し、第１図は斜視図、第２回は断面図、第３
図は第２図のＡ部分の拡大詳細図、第４図は従来例の斜
視図、第５図は他の従来例の一部断面図である。 １・・・・・・リードフレーム、 ２・・・・・・接地用金属板（接地用機能板）または電
源用金属板（電源用機能板）、 ３・・・・・・誘電体、 ４・・・・・・電源用金属板（電源用機能板）または接
地用金属板（接地用機能板）、 ５・・・・・・半導体搭載面、　６・・・・・・半導体
素子、７・・・・・・絶縁シート、　　　８・・・・・
・接続リード、８′・・・・・電源用リード（接地用リ
ード）、８″・・・・・・接地用リード（電源用リート
）、１０・・・・・・突片（ツメ）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）接地用金属板の周囲に、誘電体層を形成し、その
   上に電源用金属板を積層すると共に、その積層体内側の
   接地用金属板上を半導体搭載面とし、この搭載面は搭載
   される半導体素子より大きなものとし、前記電源用金属
   板上にその内側縁から所定幅の金属面を残して絶縁シー
   トを設け、このシート上に接続リードを接合し、この接
   続リードの内、電源リードとなるものを前記電源用金属
   板に接続すると共に、接地用リードとなるものを前記接
   地用金属板に接続したことを特徴とするリードフレーム
   。
2. （２）上記誘電体層を接地用金属板上に直接に形成した
   ことを特徴とする請求項（１）記載のリードフレーム。
3. （３）上記接地用金属板及び電源用金属板に突片を設け
   、この突片を各々接地リードまたは電源リードに接合し
   たことを特徴とする請求項（１）または（２）記載のリ
   ードフレーム。
4. （４）上記請求項（１）、（２）または（３）記載のリ
   ードフレームの接地用金属板を電源用金属板とし、電源
   用金属板を接地用金属板としたことを特徴とするリード
   フレーム。